進口鋼軌DIN536 A150,鋼軌單重150.30kg/m,鋼軌斷面尺寸為頂寬150 mm,高150mm,底寬220 mm,腰厚80mm,這種起重鋼軌接口連接建議采用鋁熱焊接方法。
鋁熱焊接鋼軌的基本原理:鋁熱焊接的化學原理就是用化學反應熱作為熱源,用活動性較強的金屬把活動性較弱的金屬從它的氧化物中還原出來的的焊接方法。焊接時,預先把待焊兩工件的端頭固定在鑄型內,然后把鋁粉和氧化鐵粉混合物(稱鋁熱劑)放在坩堝內用高溫火柴點燃,使之發生還原放熱反應,形成液態金屬(鐵)和熔渣(主要為A1203),注入鑄型。液態金屬流入接頭空隙,形成焊縫金屬,熔渣則浮在表面上。為了調整溶液溫度和焊縫金屬化學成分以獲得優質的鋁熱鋼,常在鋁熱劑中加入適量石墨粉(調整碳的含量)和一些合金元素如錳、硅、鈦、鉬等。
A150鋼軌鋁熱焊施工工藝流程和控制要點
鋁熱焊接的主要工藝流程:鋼軌端頭準備→鋼軌端頭對正一模具安裝→封箱泥密封→軌道預熱→灌注→拆模→修剪打磨→完成焊接。
鋼軌端頭準備:首先將鋼軌放置在約100×50×500mm的硬墊木塊上,墊木間隔約2 000mm,墊木支撐距離軌端約1 000mm,保證噴火器放置長度。然后用手提式砂輪機和鋼絲刷對鋼軌端部進行機械和人工清潔處理。
軌端200mm范圍內,包括端頭、四周,用手提式砂輪機進行鐵銹、油漬等機械清理,再用鋼絲刷人工清除干凈,特別是軌道底部不能遺漏,要求達到sa3除銹等級。
距離軌端200~1000mm范圍內,包括軌頂和側面,用手提式砂輪機進行鐵銹、油漬等機械清理,以免影響軌道尖點調整精度。
檢查軌道端部是否有缺陷,是否受到過沖擊和氣焊電焊過、表面是否有彎曲、疲勞、龜裂、毛刺現象等。如果有缺陷,則需要把軌道有缺陷部位切割,切割使用鋸軌機進行切割,嚴禁直接使用氣割, 檢查軌道端部面垂直度,控制標準不大于1.0mm,如果大于標準,需對軌端進行切除,確保打磨后的垂直度達到規定要求。
鋼軌端頭對正:利用軌道對正架進行軌道端頭對正,在鋼軌間隙、尖點(垂直對正)、水平對正、傾斜對正數據達到規定要求后,然后夾緊軌道對正架,保證軌道穩定,這一道工序至關重要。
鋼軌間隙控制,鋼軌間隙標準為25±2mm,具體測量用標準尺測量鋼軌的兩側、頭部和底部,得到四個測量值,四個測量值必須在數據允許范圍內。如果間隙小于23mm或大于27mm,將達不到預熱效果,溶化的鋼水會溢出灰渣盤或不足以填滿整個間隙。
尖點(垂直對正)控制: 尖點值控制標準為1.0mm(1m焊工直尺測量),兩邊尖點值相同。將焊工直尺置于鋼軌運行表面的正中央,直尺端頭與鋼軌運行表面的間隙就是進行尖點設定時所需要測量的尺寸。這樣保證焊縫冷卻后,不會產生下凹。
鋼軌水平對正控制: 方法為用焊工直尺分別貼緊鋼軌的軌頂側、軌腰和軌底側,用對軌道對正架螺桿水平調整鋼軌,保證各處貼緊鋼軌,如果有一側鋼軌比另一側鋼軌寬,將兩側鋼軌的中心線對齊,差異均分。
鋼軌傾斜對正控制:方法為根據目測鋼軌端頭時所了解的情況以及直尺的測量情況,判定哪一側鋼軌偏離了中心線,將偏離的鋼軌調節至對正。
在按照以上流程操作完成后再一次重新檢查鋼軌端頭間隙、尖點、水平對正、傾斜對正并作相應調整以全部達到規定要求。
模具安裝:
1 側砂模打磨
取出一組砂模,檢查砂模外觀質量,是否受潮、開裂,放置干燥處,然后將兩側的砂模在鋼軌端部輕輕摩擦,以使其結合緊密,再用砂輪片打磨側砂模底部,以使其與鋼軌底部齊平。
2 畫測溫線
用200℃測溫筆在鋼軌端部兩側低弧處離端部170mm和180mm處畫2條70mm垂直測溫線,同時,在軌頂離端部200mm、210mm和220mm處畫3條70mm垂直測溫線。
3 安裝底砂模
首先放置底砂模在底板上,居中放置,然后將密封膏嵌入底砂模的兩側凹縫中,小心抹平,密封膏要高于底砂模的高度,用刀片割平;再安裝裝有底砂模的底板,使其與軌縫保持居中;輕輕敲擊底板,使其與軌底接觸緊密,上緊固定螺栓,不要擰的太緊,以免擠裂底砂模和影響鋼軌對正,安裝底砂模完成。在底砂模安裝完成后,用焊工直尺再次檢查鋼軌的對正,這是最后一次檢查鋼軌的對正,包括鋼軌間隙、尖點(垂直對正)、水平對正、傾斜對正。
4 安裝側砂模
將側砂模對稱放置在底砂模上,并保證對中。套上側模夾具,在適當松弛狀態下,調整好砂模與軌縫的居中,用手電筒觀測側砂??资欠窬又袖撥夐g隙,然后用側模夾具將砂模固定好,注意不要用力過度而將砂模夾碎,蓋上頂模以防垃圾進入模具。
5 封箱泥密封
首先用專用的封箱泥均勻地抹在砂模與砂模、砂模與鋼軌的各縫隙處,從下向上進行**遍密封,然后再加抹一層封箱泥,并使其略高于模具表面。同時在夾具螺紋處抹上少量封箱泥,以保護工具。封箱泥密封好后在模具上放置坩鍋的支撐。封箱泥不能過量或太少,以免無法很好烘干,帶來濕氣或干裂以致鋼水泄露。 在封箱泥密封完成后,用測溫筆再次在原有的測溫線上重新畫一次。
預熱是一個相當重要的操作過程。它的作用是消除模具內殘留水份并提高鋼軌和模具的溫度。
預熱系統:為壓縮空氣+液化氣預熱系統,包括1把預熱槍和配套的軟管和預熱支架;1臺專制空氣壓縮機; 1個液化氣鋼瓶(50kg)。注意每次焊接前,認真檢查壓縮機汽油和液化氣重量以確保預熱不間斷。
放置預熱槍:將預熱槍恰當地裝入預熱支架,并使其在砂模內居中,即預熱槍噴嘴要與軌縫中心線和鋼軌中心線對齊,預熱槍的噴嘴必須距鋼軌運行表面50mm,放預熱槍時要小心,不要碰壞砂模的內表面。
點燃預熱槍:點燃火把放置在砂模具口,逐漸打開液化氣和壓縮空氣的閥門,直至預熱槍被點燃。調整空氣和液化氣的流量,以得到正確的火焰,使其在砂模外為黃色的火焰,高度約為200—250mm,砂模兩邊冒口所冒出來的火焰均勻對稱。壓力表的壓力分別為壓縮空氣壓力為0.28bar,液化氣壓力為0.8~1.0psi,在加熱過程中,定時檢查壓力表,防止壓力下降影響加熱效果。在加熱過程中,將分流塞放在砂模的外側,將分流塞的頂面面向火焰,加熱分流塞,靠近火焰但不在火焰中。
預熱時間:依據鋼軌截面而定,A150軌道預熱時間約為37~39min,一般為38 min(即預熱到28 min時鋼軌170mm處測溫線開始變黑,把預熱槍提高10mm繼續預熱10min,直至軌頂210mm處測溫線變黑),當鋼軌端頭溫度預熱至850~900℃時,預熱完成,鋼軌端應清晰發紅,170mm處和210mm處的測溫線變黑。一旦預熱完成,取出預熱槍,注意不要損壞砂模的內表面,先關掉液化氣開關,然后關掉壓縮空氣開關。在預熱同時,一次性坩鍋可以做好準備。預熱時間確定從火焰的調節完成時開始按下跑表計時,軌端發紅應為鋼軌中間及軌頭顏色發紅,預熱溫度用紅外線測溫儀測定,要不間斷注視整個預熱過程。
澆注:在預熱過程中,1次性坩堝工藝必須提前完成,確保在預熱完成后及時澆注。
1次性坩堝工藝: 取出1次性坩堝,檢查包裝箱內組件是否齊全、焊藥包是否破裂或受潮、1次性坩堝是否有破損裂紋裂縫及碎片和自熔塞是否安全地位于底部中央,如果有以上缺陷,禁止使用。焊藥混合首先在包內混合焊藥,然后打開焊藥包并將其中的焊藥慢慢旋轉著倒入1次性坩堝,使焊藥再次混合,形成錐尖,再將高溫火柴插入焊藥內并蓋上坩堝蓋,放置坩鍋在工作區附近干燥處。
坩蝸放置:在規定的預熱時間結束后,移開噴嘴,將分流塞放入頂部的入口處,并輕輕向下推,迅速將1次性坩堝放置在砂模的正中央。
反應:在砂模的內側點燃火引信,并將其插入坩堝焊藥中25mm深,迅速蓋上坩鍋蓋,反應持續幾秒鐘,澆注在反應結束后自動發生。反應時間在17~27秒間(從插入火引信至坩鍋鋼水流出)。澆注完成后,用坩堝夾將坩鍋移至安全的地方,然后移走坩堝支架。
預熱結束后,焊藥必須在30秒內點燃;火引信的插入深度不能過深或過淺,否則反應劇烈提前澆注鋼水鎮定時間不足或反應不充分含有鋼渣;當廢渣停止流出時,按下跑表開始計時?!? 拆模時間取決于軌道截面,A150軌道在澆注完成后2min后取走坩堝,20min后拆除側砂模夾具,30min后拆除鋼軌對正架,2.5h—3h后鋼軌完全冷卻可以拆除側砂模、底砂模夾具和底砂模以及封箱泥。
修剪打磨:首先修剪多余的大部分高出表面的多余金屬,然后使用砂輪機進一步打磨,使焊接頭與母材打磨平順,最終形成完美接口。
修剪:在焊縫足夠凝固冷卻后可以進行修剪。修剪首先用鋼絲刷清除鋼軌頂部和兩側的砂模和松塊,然后修剪運行面和側緣。修剪可采用電動切割刀片切割,避免用大錘修剪或氣割修剪。
打磨: 在修剪完成后,可以對鋼軌焊接處進行打磨,鋼軌運行面的打磨可以采用表面打磨機冷打磨使其整體齊平,要求打磨面不能高出母材0.5mm,打磨不能過快過猛,否則會造成鋼軌淬火或發藍。
完成焊接后,檢查軌道外觀是否有毛刺、裂紋,打磨是否過度,然后采用超聲波探傷、著色滲透探傷檢查焊接處的內部質量,確保每個焊接接頭達到規定要求。
A150接頭面如有偏差影響鋁熱焊接應對措施:A150鋼軌鋁熱焊間隙標準值為25±2 mm,尖點值控制標準為1.0mm。要求操作人員首先仔細測量鋼軌端部垂直度,不能大于1.0mm,如果大于標準,需對軌端進行切除;然后在鋼軌對正和底砂模安裝2道工藝后用標準尺測量鋼軌4個間隙測量值和尖點值,確保測量值必須在數據允許范圍內。
A150 鋼軌預熱應對措施:首先嚴格檢查預熱系統是否正常和預熱槍放置位置是否居中,距離軌頂50mm。然后嚴格控制空氣和液化氣流量,確保整個預熱過程中壓縮空氣壓力為0.28bar,液化氣的壓力為0.8~1.0psi,火焰高度200~250mm,從砂模兩邊冒口冒出來的火焰均勻對稱。其次,認真觀察測溫線變化和記錄預熱時間,當預熱28min后觀察17mm處溫度線是否變黑,如變黑把預熱槍噴嘴抬高10mm,繼續預熱10min,至210mm處測溫線變黑,預熱完成。
個別焊縫中存在氣孔、冷縫,導致焊接不合格 應對措施:首先注意天氣狀況對焊接質量影響,陰雨天或空氣濕度過大情況下嚴禁焊接,焊接過程中用擋風棚遮擋風,避免預熱不均和鐵水冷卻不均而影響焊接質量;其次,嚴格檢查焊藥包、坩堝和砂模質量,受潮、開裂、破損等嚴禁使用,密封砂模的封箱泥要均勻不能太厚以免影響封箱泥未烘干而在鐵水澆注過程中產生氣孔;嚴格觀察溫度線變化和控制預熱時間,確保預熱連續,焊藥按時點燃。